2018高中化学人教版必修1：第一章 第二节 第二课时 气体摩尔体积 含答案

第二课时 气体摩尔体积

[课标要求]

1．了解气体摩尔体积的含义。

2．掌握标准状况下有关气体摩尔体积的计算。

3．理解阿伏加德罗定律及其推论。

1．物质体积大小的影响因素

结论：

(1)在相同条件下粒子数相同的不同固态或液态物质的体积不相同。

(2)在同温同压条件下，粒子数相同的任何气体的体积都相同。

[特别提醒] 决定气体体积大小的因素是分子的数目和分子之间的距离。

2．气体摩尔体积 1.标准状况下，气体的摩尔体积约为22.4 L·mol－1。

2．使用22.4 L·mol－1时需注意：物质状态必须为气体，条件必须是标准状况，22.4 L·mol－1是个近似值。

3．气体体积与物质的量的关系：V＝n·Vm。

4．阿伏加德罗定律：同温、同压下，相同体积的任何气体含有相同数目的分子。 气体摩尔体积 (1)概念：单位物质的量的气体所占的体积，符号为Vm。

(2)单位：L·mol－1或L/mol。

(3)表达式：气体摩尔体积＝气体所占的体积气体的物质的量，即Vm＝Vn。

(4)标准状况下，气体摩尔体积约为 22.4 L·mol－1。

1．标准状况下，1 mol任何物质的体积都约是22.4 L吗？

提示：不是。物质的状态有气体、固体或液体，在标准状况下，1 mol气体的体积约为22.4 L，而1 mol固体或液体的体积均不是22.4 L。

2．当1 mol气体的体积为22.4 L时，能否说明该气体一定处于标准状况下？

提示：不能。标准状况下，1 mol气体的体积均约为22.4 L，但1 mol气体的体积为22.4 L时，并不一定说明该气体处于标准状况下，比如适当的升高温度(气体膨胀)、增大压强(压缩气体)，也能使1 mol气体的体积变为22.4 L。

3．气体摩尔体积适用范围是气体，是否必须为纯净气体？

提示：气体摩尔体积的适用范围是气体，可以是单一气体，也可以是混合气体，但是以混合气体中气体之间不发生化学反应为前提。如标准状况下0.2 mol H2和0.8 mol O2的混合气体约为22.4 L。

1．气体摩尔体积的适用条件

(1)标准状况(0 ℃、1.01×105 Pa)。

(2)物质在标准状况下为气体，若不是气体或非标准状况均不能用22.4 L·mol－1进行计算。 (3)气体可以是单一气体也可以是混合气体。

2．标准状况下，气体摩尔体积的相关计算

①气体的物质的量n＝VVm。

②气体的密度ρ＝mV＝mn·Vm＝MVm。

③气体的分子数N＝n·NA＝VVm·NA。

④气体的质量m＝n·M＝VVm·M。

1．下列说法正确的是( )

A．在标准状况下，1 mol水的体积是22.4 L

B．1 mol氢气所占的体积一定是22.4 L

C．标准状况下，6.02×1023个Cu原子所占有的体积约是22.4 L

D．标准状况下，28 g N2与CO的混合气体，体积为22.4 L

解析：选D A项中的水、C项中的Cu均不是气体，而气体摩尔体积只适用于气体；B项未指明温度、压强；D项中N2和CO的摩尔质量均为28 g·mol－1，则其体积V＝n·Vm＝mM·Vm＝28 g28 g·mol－1×22.4 L·mol－1＝22.4 L，D正确。

2．下列说法正确的是( ) A．常温常压下，22.4 L CO2中含有NA个CO2分子

B．标准状况下，4.48 L CO含有0.2NA个原子

C．22.4 L Cl2中含有NA个Cl2分子

D．标准状况下，1.12 L O2和1.12 L CO2均含0.1NA个氧原子

解析：选D A项，常温常压下，22.4 L CO2的物质的量不是1 mol；B项，因CO为双原子分子应含有0.4NA个原子；C项未指明标准状况；D项，标准状况下，1.12 L气体物质的量为0.05 mol，一分子O2和CO2中均含2个氧原子，则氧原子的个数均为0.1NA。

电解水的实验探究

1．实验原理：2H2O=====通电 2H2↑＋O2↑

2．实验装置

3．实验现象：V(H2)∶V(O2)＝2_∶1

4．计算推理(假设电解1.8 g H2O)

2H2O=====通电 2H2↑＋O2↑

质量 物质的量 n(H2)∶n(O2) V(H2)∶V(O2)(相同状况) 阿伏加德罗定律 H2 0.2 g 0.1 mol

2∶1

2∶1

O2 1.6 g

0.05 mol

5.实验结论

在同温同压下，电解水生成H2和O2的体积比等于它们的物质的量之比。 即相同温度和压强下，相同体积的H2和O2的物质的量相同。

1．在同温、同压下1 L H2和1 L O2所含的分子数相同吗？

提示：相同。同温同压下，1 L H2和1 L O2的物质的量相同，则二者所含的分子数相同。

2．同温同压下，相同质量的H2和O2所占的体积相同吗？其体积比是多少？

提示：不相同。其体积比为12∶132＝16∶1。

3．相同温度下，向相同容积的密闭容器中分别充入1 mol H2和2 mol O2，容器中气体的压强比是多少？

提示：同温同容下，气体的压强比等于气体的物质的量之比，即容器中气体的压强比为1∶2。

1．阿伏加德罗定律——“三同定一同”

在相同温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。

2．阿伏加德罗定律的推论

相同条件 结论

公式 语言叙述

T、p相同 n1n2＝V1V2 同温、同压下，气体的体积与物质的量成正比

T、V相同 p1p2＝n1n2 温度、体积相同的气体，压强与物质的量成正比

n、T相同 p1p2＝V2V1 物质的量相等、温度相同的气体，其压强与体积成反比

T、p相同 ρ1ρ2＝M1M2 同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比

T、p、V

相同 M1M2＝m1m2 同温、同压下，体积相同的气体，其摩尔质量与质量成正比

1．下列叙述正确的是( )

A．同温同压下，相同体积的物质，其物质的量必然相等

B．任何条件下，等物质的量的氧气和一氧化碳所含的分子数必然相等

C．1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小

D．同温同压下，等体积的物质所含的分子数一定相等 解析：选B 只有气体物质才符合阿伏加德罗定律——在同温同压下，具有相同体积的气体的物质的量相等。具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数。因温度、压强不能确定，故1 L CO和1 L O2的物质的量大小也不能确定，即二者的质量大小无法比较。

2．标准状况下，两个容积相等的贮气瓶，一个装有O2，另一个装有CH4，则两瓶气体具有相同的( )

A．质量 B．原子总数

C．密度 D．分子数

解析：选D 两瓶内的气体具有同温同压同体积的关系，由阿伏加德罗定律可知，两瓶内气体的分子数相同，即物质的量相等。又由于O2的摩尔质量与CH4的摩尔质量不同，故两者的质量和密度不相等。O2与CH4分子内原子数目不等，故等物质的量的O2和CH4所含原子总数不同。

[方法技巧]

使用阿伏加德罗定律的三个易错点

易错点一 适用范围：任何气体，可以是单一气体，也可以是混合气体。

易错点二 定律中的同温同压，不一定指在标准状况下；气体摩尔体积为22.4 L·mol－1只是一种特殊情况。

易错点三 定律中包含四同(同温、同压、同体积、同物质的量)，只要其中有任意三个相同，则必有第四个相同，即“三同定一同”；若只有两个相同，则另外两个必定成比例，即“二同定比例”。

[三级训练·节节过关]

1．下列说法中，正确的是( )

A．气体的摩尔体积约为22.4 L·mol－1

B．1 mol H2的质量是2 g，它所占的体积约是22.4 L·mol－1

C．在标准状况下，1 mol任何物质所占的体积都约为22.4 L·mol－1

D．在标准状况下，1 mol任何气体所占的体积都约为22.4 L

解析：选D A项没有指明是否是标准状况。B项没有指明是否是标准状况，且气体体积的单位为L或m3等，而不是L·mol－1，气体摩尔体积的单位才是L·mol－1。C项“任何物质”不一定是气体，且单位不正确。

2．下列说法中正确的是( )

A．32 g O2占有的体积约为22.4 L

B．22.4 L N2含阿伏加德罗常数个氮分子

C．在标准状况下，22.4 L水的质量约为18 g

D．22 g二氧化碳与标准状况下11.2 L HCl含有相同的分子数

解析：选D A、B项都没有指明在标准状况下，因而是错误的；C项在标准状况下水是液体；D项中22 g CO2的物质的量与标准状况下11.2 L HCl的物质的量相等，均为0.5 mol，所含分子数也相等。

3．在标准状况下，2.8 g CO、0.2 mol O2和0.7 mol N2混合气体的体积约为( )

A．2.24 L B．22.4 L

C．1.12 L D．无法计算 解析：选B n(CO)＝2.8 g28 g·mol－1＝0.1 mol，混合气体的物质的量为(0.1＋0.2＋0.7)＝

1 mol，在标准状况下的体积为22.4 L。

4．在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体，当这两个容器内温度和气体密度相等时，下列说法正确的是( )

A．两种气体的压强相等

B．O2比O3的质量小

C．两种气体的分子数目相等

D．两种气体的氧原子数目相等

解析：选D 根据题意，因等温度、等体积、等密度，则两者等质量，B项错误；等质量的O2和O3物质的量不相等，则压强和分子数不相等，则A、C两项错误，O2和O3都是由氧原子构成的，所以等质量的O2和O3原子数相等。

5．某常见气体在标准状况下的密度为1.25 g·L－1。

(1)该气体的相对分子质量为________。

(2)若该气体的分子式为A2型，其名称为_____________________________________；

若该气体的分子式为AB型，其名称为________。

解析：ρ＝M22.4 L·mol－1，M＝ρ×22.4 L·mol－1＝1.25 g·L－1×22.4

L·mol－1＝28 g·mol－1。

答案：(1)28 (2)氮气 一氧化碳